用于增强金属板部件的服役结构性能的方法与流程

本公开总体涉及金属板部件的热处理，更具体地，包括用于机动车辆生产中的金属板部件，例如机动车辆车顶面板，悬挂式面板，或其它车身面板。

背景技术：

例如焊接点、焊接热影响区、特征线、特征弯曲、机械紧固件接口、规格变化或在制造过程中承受机械变形的深拉区域这样的间断部的存在会对部件和总成——特别包括用于机动车辆生产中的金属板部件——的结构性能产生不利影响。当那些金属板部件由加工硬化和/或热处理的铝合金制成时尤其如此。

更具体地，焊接点和焊接热影响区的强度和/或延展性通常降低至低于铝合金母基板的强度和/或延展性。另外，焊接接口的几何结构会引起应力集中，该应力集中会导致在使用条件下以及冲击负荷过程中开裂。进一步地，当暴露于剥离负荷而非纯拉伸剪切时，铝合金中的焊接点总体展现出较低的承重能力。

薄规格、热处理的6XXX铝合金——例如常用于机动车辆车身面板的那些——特别容易受到这些问题的影响。图1a和1b示出了通过焊接接口W接合至门洞面板D的这种铝制车顶面板R。当遭受例如来自车辆事故这样的足够的冲击负荷时，铝制车门面板R会使相邻的焊接接口W变弯，导致在焊接接口处产生以剥离模式操作的负荷集中。见图1c。在极端的情况下，这可以导致焊接失效。

本文涉及(a)一种用于增强含间断部的金属板部件——例如金属机动车辆车顶面板——的服役结构性能的方法，以及(b)这种经热处理以克服 潜在问题的车顶面板。

技术实现要素：

根据本文所说明的目的和好处，提供一种用于增强含间断部的金属板部件的服役结构性能的方法。该方法包含对金属板部件距间断部预定距离的区域进行热处理，从而改变该热处理区域的强度和延展性。进一步地，方法包括将由后续变形事件在金属板部件内诱发的变形从间断部转移至该区域。

在一个可行的实施例中，方法进一步包括降低该区域的强度并提高该区域的延展性。在一个可行的实施例中，方法包括将该区域内材料的强度降低15％至25％。

在另一可行的实施例中，金属板部件为6XXX铝合金，并且方法进一步包括将金属板部件的该区域加热到426℃至482℃之间的温度持续0.05秒至1秒。

在一个可行的实施例中，方法进一步包括在热处理过程中使用激光功率、激光束大小与结构、以及激光行进速度的结合来控制进入该区域中的热输入。仍然进一步地，在一个可行的实施例中，其中金属板部件的间断部为焊缝，方法进一步包括转换变形模式，从而使焊缝以剪切而不是以剥离的方式被加负荷。

依据附加方面，提供一种增强含间断部的金属机动车辆车顶面板的服役结构性能的方法。该方法可以概括地描述为包含以下步骤：对金属机动车辆车顶面板距间断部预定距离的区域进行热处理从而改变该区域的强度和延展性，以及将由后续变形事件在金属机动车辆车顶面板内诱发的变形从间断部转移至该区域。

依据另一方面，提供一种用于机动车辆的车顶面板。该车顶面板包含金属板部件，该金属板部件包括间断部和距该间断部预定距离的热处理区域。该热处理区域以降低的强度和提高的延展性为特征，借此，由随后的变形事件在金属板部件内诱发的变形从间断部转移至该区域。在一个可行 的实施例中，包含车顶面板区域的材料强度已经经受15％至25％的降低。

在一个可行的实施例中，间断部选自于由焊接点、焊接热影响区、特征线、特征弯曲、机械紧固件接口、规格变化和制造过程中承受机械变形的深拉区域构成的间断部的组。

在一个可行的实施例中，间断部为车顶面板和门洞面板之间的焊缝。该焊缝沿着金属板部件的边缘延伸。在这样的实施例中，该区域平行于焊缝延伸。更具体地，该区域可以与焊缝相隔1厘米至30厘米之间的距离。进一步地，该区域具有2毫米至100毫米之间的宽度。更进一步地，该区域延伸焊缝的整个长度。

依据附加方面，提供一种用于增强含间断部的金属机动车辆悬挂式面板或其它车身面板的服役结构性能的方法。该方法可以概括地描述为包含以下步骤：对金属机动车辆车身面板距间断部预定距离的区域进行热处理从而改变该区域的强度和延展性，以及将由后续变形事件在金属机动车辆车身面板内诱发的变形从间断部转移至该区域。依据附加方面，提供一种用于增强含间断部的金属机动车辆车身面板的服役结构性能的方法。该方法可以概括地描述为包含以下步骤：对金属机动车辆车身面板距间断部预定距离的区域进行热处理从而改变该区域的强度和延展性，以及将由后续变形事件在金属机动车辆车身面板内诱发的变形从间断部转移至该区域。

在下面的说明书中，示出并说明了本方法以及由该方法处理的车顶面板的一些优选实施例。应当意识到的是，该方法以及该车顶面板能够具有其它的、不同的实施例，并且它们的一些细节能够在各种各样的、显著的方面进行修改，均不背离在以下权利要求中阐明和说明的方法和车顶面板。相应地，附图和说明书应当被视为是本质上说明性的而非限制性的。

附图说明

包含于本文中并形成说明书一部分的附图说明了方法、金属板部件以及车顶面板的一些方面，并与说明书一起用于解释其某些原则。在附图中：

图1a是现有技术中未处理的车顶面板以及配合的门洞面板的示意图， 车顶面板通过焊缝连接至门洞面板；

图1b是穿过线A-A的截面图，示出了现有技术的车顶面板和门洞面板之间的焊缝或接口；

图1c是说明现有技术的车顶面板、车门面板以及焊缝在变形事件后的截面图，说明了邻近焊缝的车顶面板的屈曲；

图2a是车顶面板的透视图，说明了邻近焊缝间断部的热处理区域的定位，依据本文的教导，该热处理区域增强了车顶面板的服役结构性能；

图2b是沿图2a中线A-A的截面图，说明了热处理的车顶面板、以及通过焊缝或接口与车顶面板连接的门洞面板；

图2c是类似于图2b的视图，但说明了在变形事件之后的截面，示出了车顶面板如何在远离焊缝或接口的热处理区域屈曲，从而保护焊缝的完整性。

现在将详细参照方法以及车顶面板的现有优选实施例，其示例在附图中进行说明。

具体实施方式

现在参照图2a-2c，说明了已经经过增强服役结构性能的方法处理的机动车辆车顶面板10。更具体地，机动车辆车顶面板10包括含间断部14和热处理区域16的金属板部件12。

在说明性实施例中，间断部包含车顶面板10和门洞面板20之间、沿着金属板部件12的边缘延伸的焊缝或接口14。如图所述，热处理区域16平行于焊缝14延伸。在一个可行的实施例中，热处理区域16与焊缝14相隔1厘米至30厘米之间的距离。进一步地，热处理区域16具有2毫米至100毫米之间的宽度。仍然进一步地，区域16延伸焊缝14的整个长度。

应当意识到的是，作为本文主题的机动车辆车顶面板10已经经过增强金属板部件12的服役结构性能的方法的处理，其中该金属板部件包含像焊缝14这样的间断部。这里应当领会的是，焊缝14仅仅是间断部的一个示例。其它示例包括但不必要限于焊接热影响区或区域、特征线、特征弯曲、 机械紧固件接口、规格变化和在制造过程中承受机械变形并且因此被硬化或变得更脆的深拉区域。

该方法包含对金属板部件12距间断部/焊缝14预定距离的区域16进行热处理，并且因此改变该区域的强度和延展性。正如下文将详细说明的那样，该方法还包括将由后续变形事件在金属板部件12内诱发的变形从间断部/焊接区域14转移至该区域16。

在一个特别有用的实施例中，该方法包括通过热处理来降低区域16的强度并提高区域16的延展性。在另一可行的实施例中，在适当的情况下，若需要的话可以提高该区域的强度并降低该区域的延展性。在其它可行的实施例中，可以提供多个区域以便以所需的方式增强金属板部件12的服役结构性能。

在一个特别有用的实施例中，包含区域16的材料由于热处理而经受15％至25％之间的强度降低。在金属板部件12为6XXX铝合金，该方法可以包括将金属板部件的该区域加热至426℃至428℃之间的温度持续足够量的时间(例如0.05至1秒)，以便使该区域内材料的强度降低15％至25％。

在一个可行的实施例中，通过激光来实现热处理，并且在热处理过程中使用激光功率、激光束大小与结构、以及激光行进速度的结合来控制进入区域16中的热量。在另一可行的实施例中，由电磁感应来实现热处理。

现在参照图2b和2c，说明了由热处理方法提供的一些有益效果。如图2b所述，在距焊缝14预定距离处提供强度降低并且延展性提高的热处理区域16。该预定距离可以在例如1厘米至30厘米之间。进一步地，热处理区域16具有2毫米至100毫米之间的宽度。如果有必要，可以对热处理区域16与焊缝14之间的距离以及热处理区域16的宽度二者进行调整，以基于实验测试和/或部件测试和/或计算机数值模拟来提供所需的服役结构性能。图3c说明了变形后的同一截面，该变形为由例如机动车辆事故这样的变形事件在金属板部件12内诱发的变形。如图所述，一旦变形在区域16内开始，应力便被分布于材料更加柔韧的区域内。区域16更加柔韧的材料吸收了更多的冲击能，从而降低了剩余的车顶面板材料裂开的可能性。另外，选择性加热的区域16具有将车顶面板的屈曲和隆起从焊缝14转移走从而 保护焊接完整性的功能。与此相反，在图1a-1c所述的未处理的车顶面板R的冲击负荷期间，车顶面板的变形被集中于焊接接口或焊缝W处。因此，图1a-1c所述的现有技术车顶面板R的焊缝W经受剥离模式的变形。这与已经经过本文所述的经热处理方法处理过以提供热处理区域16的车顶面板10形成强烈的反差，该热处理区域16将变形从焊缝14转移至区域16，从而也将变形模式转变为剪切而代替剥离。由于在剪切模式下的焊接比剥离模式下的焊接更坚固，所以应当领会的是车顶面板10具有增强焊接完整性的功能。

现在参照下列示例来进一步说明该方法。

示例1。在本示例中，激光束被用于对铝合金6022-T4车身板内的线性区域选择性地进行热处理。激光将该区域的温度升高到426℃至482℃之间。热处理使6022车身板的T4状态(大约100维氏硬度)降低至完全退火状态(大约80维氏硬度)，从而使热处理区域内材料的强度减小了20％。

示例2。在另一实施例中，激光将该区域的温度升高到315℃至371℃之间。热处理使6022车身板的T4状态(大约100维氏硬度)提高至更坚硬的状态(大约120维氏硬度)，从而使材料的强度增加了20％。

在这些示例的任一示例中，该区域的宽度可以取决于激光束大小和结构以及激光行进速度而变化。该区域的强度和硬度依据输送至该区域的热输入而增加或减小。使用激光功率、激光束大小和结构、以及激光行进速度的结合来控制热输入。过程参数可以取决于将要处理的材料(例如(1)可沉淀硬化6XXX铝、(2)可加工硬化5XXX铝、(3)钢、等)而变化，特别是合金组合物(例如，6022对6011对6082)、区域与金属板部件的边缘或将要处理的部分的接近度(特别是对于具有高导热性的铝)、将要被处理的材料的规格、以及将要被处理的材料的部分尺寸和几何形状(例如，是板材的一部分、部件或子总成)

以上实施例已经以说明和描述为目的进行了展示。它并非旨在详尽或将实施例限制到所公开的精确形式。根据上述教导的，明显的修改和变化是可能的。当根据公平地、合法地以及公正地赋予它们的广度进行解释时，所有这样的修改和变化都在所附权利要求的范围之内。